§ 84. Фотограмметрическая обработка цифровых снимков

Основная задача фотограмметрии – определение формы, размеров и пространствен­ного по­ложения объектов местности – при использо­вании цифровых изображений решается пу­тем оп­ределения координат этих объектов или их элементов с применением рассмотрен­ных ранее аналитических способов. Важнейшей их особенностью является объ­единение вы­числи­тельной обработки (внутреннее, взаимное, внешнее ориентирование и т. п.) со сбором нужной для этого ин­формации – измерением координат необходимых то­чек и автоматической их иден­тифика­цией на смежных снимках. Это обстоятельство в со­четании с максимальной автоматизацией технологических процессов делают цифровую фотограмметрическую обработку высо­ко­эф­фек­тивной и технологичной, не требующей высокой квалифика­ции исполнителей.

Ниже рассмотрены некоторые элементы вычислительной обра­ботки цифровых сним­ков, аналогичные процессам аналитической об­работки данных (§§ 70 – 75).

§ 84.1. Внутреннее ориентирование снимков

Внутреннее ориентирование цифровых изображений (снимков) вы­полняется с целью установ­ления соответствия между координатными сис­темами растра o_Px_Py_P и снимка oxy (рис. 11.12).

М атематическая модель внутреннего ориен­ти­рова­ния цифрового изображе­ния аналогична применяемой при анали­тичес­ком построении сетей фо­тотри­ангуляции (§ 70) и предполагает определение параметров ортогонального, аф­финного или проективного преобразования по из­быточному числу измерений, методом наименьших квадратов. Так, наиболее часто применяе­мые аффинные преобразования основаны на использовании следующих формул связи исходных (x_Py_P) и преобразованных (x,y) координат:

(11.10)

,

где a_i и b_i (i=0,1,2) – коэффициенты аффинного преобразования, определяемые из решения системы уравнений поправок (10.9), составленных по результатам измерения координат оптических меток снимка.

Порядок отыскания параметров a_i и b_i рассмотрен ранее (§ 70).

Линейные координаты x_P ,y_P точек снимка в системе o_Px_Py_P связаны с геометрическим разрешением растра () и номерами столбцов (i_X) и строк (i_Y) простыми зависимостями:

и (11.11)

Для обратного преобразования координат точек из системы oxy в систему растра o_Px_Py_P ис­пользуются формулы

, (11.12)

где P и P^-1 – прямая и обратная матрицы аффинного преобразования.

Последовательность внутреннего ориентирования в современных цифровых фотограммет­рических системах сводится к следующему.

Оператор выполняет идентификацию первых двух координатных меток (крестов), для чего наводит на них измерительную марку и выполняет регистрацию координат в системе o_Px_Py_P. После этого программа вы­полняет расчет положения последующих координатных меток (крестов) и подводит к ним измерительную марку, а оператор выполняет необходи­мые уточнения и регист­рацию координат точки. По завершению измере­ний всех меток программа запрашивает метод пре­образований, выпол­няет расчет параметров и выводит расхождения между эталонными и вы­чис­ленными координатами меток (крестов). В случае несоответствия полученных расхождений тре­буемым нормативными документами (8–10 мкм) оператор может повторить все выполненные из­мерений или их часть.

Внутреннее ориентирование остальных снимков выполняется в авто­матическом режиме, для чего оператор определяет прямоугольную об­ласть метки (рис. 1.8), область ее поиска, допустимый коэффициент кор­реляции и величину расхождения эталонных и вычисленных координат.

Снимки, для которых автоматическое внутреннее ориентирование за­вершилось неудовлетвори­тельно, обрабатываются оператором вручную.